( δείτε επίσης Προδιαγραφές polymer® PTFE και polymer® FEP & PFA ) Οι μηχανικές ιδιότητες του PTFE είναι χαμηλές σε σύγκριση με άλλα πλαστικά, αλλά οι ιδιότητές του παραμένουν σε χρήσιμο επίπεδο σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών από -100°F έως +400°F (- 73°C έως 204°C).
Τυπικές ιδιότητες των ρητινών φθοριοπολυμερών πολυμερών PTFE
Αντοχή στη θερμοκρασία
Οι θερμοκρασίες άνω των 77°C δεν είναι ευνοϊκές για τα συστατικά των περισσότερων ελαστομερών και πλαστικών, ενώ το PTFE αντέχει σε θερμοκρασίες έως και 260°C.Ακόμη και κάτω από τους 77°C, εάν συνδυάζονται οξέα διαβρωτικά για μέταλλα και οργανικοί διαλύτες, προτιμώνται οι επενδύσεις και τα συστατικά του PTFE, επειδή τα ελαστομερή και άλλα πλαστικά συχνά στερούνται αντοχής στη διόγκωση και τη μαλάκυνση του διαλύτη.
Χημική Αδράνεια
Με τον όρο χημική αδράνεια, εννοούμε ότι οι ρητίνες φθοράνθρακα PTFE μπορούν να βρίσκονται σε συνεχή επαφή με άλλη ουσία χωρίς να λαμβάνει χώρα ανιχνεύσιμη χημική αντίδραση.Γενικά, οι ρητίνες φθοράνθρακα PTFE είναι χημικά αδρανείς.Εντούτοις, αυτή η δήλωση, όπως όλες οι γενικεύσεις, πρέπει να χαρακτηριστεί για να είναι απόλυτα ακριβής.Η επισήμανση δεν θα οδηγήσει σε σύγχυση, ωστόσο, αν λάβει κανείς υπόψη τα βασικά στοιχεία σχετικά με τη συμπεριφορά των ρητινών PTFE.
Η συνήθης σύνοψη περιγραφής των διαφόρων δεδομένων δοκιμών μπορεί να είναι παραπλανητική, γιατί μπορεί να συγκεντρώνει θεμελιωδώς διαφορετικούς τύπους «χημικής» συμπεριφοράς.Για να είναι σαφής η περιγραφή, πρέπει να γίνεται διάκριση μεταξύ αυστηρά χημικών αντιδράσεων και φυσικών δράσεων όπως η απορρόφηση.Η περιγραφή πρέπει να επιτρέπει στο χρήστη να λάβει υπόψη τις αλληλεπιδράσεις των φυσικών και χημικών ιδιοτήτων που μπορεί να επηρεάσουν μια συγκεκριμένη εφαρμογή.
Για παράδειγμα, οι ρητίνες PTFE δεν θα επηρεαστούν από τη βύθιση σε aqua regia.Ωστόσο, εάν η θερμοκρασία και η προκύπτουσα πίεση αυτού του αντιδραστηρίου γίνει υψηλή, η απορρόφηση των συστατικών του αντιδραστηρίου στη ρητίνη θα αυξηθεί επίσης.Οι επακόλουθες διακυμάνσεις, όπως η ξαφνική απώλεια πίεσης, μπορεί στη συνέχεια να είναι σωματικές βλαβερές λόγω της διαστολής των ατμών που απορροφώνται στη ρητίνη.Προφανώς, λοιπόν, όταν μιλάμε για τις χημικές ιδιότητες του PTFE πρέπει να κάνουμε διάκριση μεταξύ αυστηρά χημικών αντιδράσεων, όπως εκφράσαμε με όρους «χημικής συμβατότητας» και φυσικών δράσεων, όπως «απορρόφηση» σε συνδυασμό με μηχανική και θερμική καταπόνηση.
Σε κανονικές θερμοκρασίες χρήσης, οι ρητίνες PTFE δέχονται επίθεση από τόσο λίγες χημικές ουσίες αντί να καταγράφουν τις χημικές ουσίες με τις οποίες είναι συμβατές.Αυτά τα αντιδρώντα είναι από τα πιο γνωστά οξειδωτικά και αναγωγικά μέσα.Το στοιχειακό νάτριο σε στενή επαφή με φθοράνθρακες απομακρύνει το φθόριο από το μόριο του πολυμερούς.Αυτή η αντίδραση χρησιμοποιείται ευρέως σε άνυδρα διαλύματα για την χάραξη των επιφανειών του PTFE έτσι ώστε οι ρητίνες να μπορούν να συνδεθούν με κόλλα.Τα άλλα μέταλλα αλκαλίων (κάλιο, λίθιο κ.λπ.) αντιδρούν παρόμοια.
Σε ορισμένες περιπτώσεις σε ή κοντά στην προτεινόμενη οριακή θερμοκρασία λειτουργίας των 260°C για TFE & PFA και 204°C για FEP, μερικές χημικές ουσίες σε υψηλές συγκεντρώσεις έχουν αναφερθεί ότι αντιδρούν προς το PTFE.Επίθεση παρόμοια με το νάτριο χάραξης έχει παραχθεί σε τόσο υψηλές θερμοκρασίες από 80% NaOH ή KOH, υδρίδια μετάλλων όπως βοράνια (π.χ. B2H6), χλωριούχο αργίλιο, αμμωνία (NH3) και ορισμένες αμίνες (R-NH2) και ιμίνες ( R = NH).Επίσης, αργή οξειδωτική επίθεση έχει παρατηρηθεί από 70% νιτρικό οξύ υπό πίεση στους 250°C.Απαιτείται ειδική δοκιμή όταν προσεγγίζονται τέτοιες ακραίες συνθήκες αναγωγής ή οξείδωσης.
Απορρόφηση
Σε αντίθεση με τα μέταλλα, το πλαστικό και τα ελαστομερή απορροφούν ποικίλες ποσότητες των υλικών με τα οποία έρχονται σε επαφή, ειδικά οργανικά υγρά.Η απορροφητικότητα στο PTFE είναι ασυνήθιστα χαμηλή και μια χημική αντίδραση μεταξύ του πλαστικού και των άλλων ουσιών είναι σπάνια (με τις λίγες εξαιρέσεις που αναφέρθηκαν προηγουμένως).Ωστόσο, όταν η απορρόφηση συνδυάζεται με άλλα αποτελέσματα, αυτή η ιδιότητα μπορεί να επηρεάσει τη δυνατότητα συντήρησης αυτών των ρητινών σε ένα συγκεκριμένο χημικό περιβάλλον.Για παράδειγμα, εάν συμβούν γρήγορες διακυμάνσεις στη θερμοκρασία ή την πίεση, μπορεί να δημιουργηθούν περιστάσεις που είναι σωματικά επιζήμιες.Το ευρύτερο εύρος θερμοκρασίας συντήρησης για τις ρητίνες PTFE τις εκθέτει σε αυτού του είδους τη φυσική ζημιά πιο συχνά από τα άλλα πλαστικά.
Ως επεξήγηση, ας εξετάσουμε τη δοκιμή «κύκλου ατμού» που περιγράφεται στα πρότυπα ATSM* για σωλήνες με επένδυση.Τα δείγματα σωλήνων με επένδυση υποβάλλονται σε ατμό 0,8 MPa (125 psi), εναλλάξ με κρύο νερό χαμηλής πίεσης, προκαλώντας πράγματι πολύ σοβαρές θερμικές διακυμάνσεις και διακυμάνσεις πίεσης.Αυτό επαναλαμβάνεται για 100 κύκλους.Ο ατμός δημιούργησε μια κλίση πίεσης και θερμοκρασίας μέσω της επένδυσης προκαλώντας απορρόφηση μικρής ποσότητας ατμού που συμπυκνώνεται σε νερό εντός του τοιχώματος της επένδυσης.Κατά την απελευθέρωση πίεσης ή με την επανεισαγωγή ατμού, το παγιδευμένο νερό μπορεί να διασταλεί σε ατμό προκαλώντας έναν αρχικό μικροπόρο.Η επαναλαμβανόμενη πίεση και ο θερμικός κύκλος διευρύνουν τους μικροπόρους, προκαλώντας τελικά ορατές φουσκάλες γεμάτες νερό μέσα στην επένδυση.Τα πρότυπα ASTM σημειώνουν ότι οι φυσαλίδες δεν επηρεάζουν αρνητικά την απόδοση της επένδυσης σωλήνων – το πάχος του χημικού φραγμού παραμένει άθικτο.
Υπάρχουν διαβρωτικά μέτρα που μειώνουν τη σοβαρότητα των φυσαλίδων.Η θερμομόνωση ενός επενδεδυμένου σωλήνα ή δοχείου μειώνει τη διαβάθμιση θερμοκρασίας στην επένδυση, αποτρέποντας έτσι συχνά τη συμπύκνωση και την επακόλουθη διαστολή των απορροφούμενων ρευστών.Μείωσε επίσης την ταχύτητα και το μέγεθος των αλλαγών θερμοκρασίας, ελαχιστοποιώντας έτσι τις φουσκάλες.Έτσι, μειώνοντας τη ρητίνη, η μόνωση μπορεί να προσφέρει προστατευτικό μέτρο σε πολλές περιπτώσεις.Πρόσθετη προστασία μπορεί να παρασχεθεί με τη χρήση διαδικασιών λειτουργίας ή συσκευών που περιορίζουν τον ρυθμό μείωσης της πίεσης διεργασίας ή αύξησης της θερμοκρασίας.
Διείσδυση
Η διαπέραση είναι ένας παράγοντας που σχετίζεται στενά με την απορρόφηση, αλλά είναι επίσης συνάρτηση άλλων φυσικών επιδράσεων, όπως η διάχυση και η θερμοκρασία.Σε περισσότερα από 20 χρόνια εμπειρίας με σωλήνες με επένδυση από PTFE, ο αριθμός των αστοχιών που αποδίδονται στη διείσδυση ενός διαβρωτικού ατμού που ακολουθείται από τη διάβρωση του μέλους στήριξης ήταν εντυπωσιακά λίγος.Τα πάχη της επένδυσης από 1,27 έως 6,35 mm που είναι απαραίτητα για τη φυσική αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες μειώνουν τη διείσδυση σε σημείο που συνήθως είναι ασήμαντο.Επειδή τόσες πολλές μεταβλητές επηρεάζουν τη διαπερατότητα, είναι παραπλανητικό να χρησιμοποιούνται εργαστηριακά δεδομένα διαπερατότητας που λαμβάνονται με λεπτές πολυμερείς μεμβράνες ως βάση για την επιλογή ειδικών φθοριοπλαστικών πολυμερών επενδύσεων.Με λίγες εξαιρέσεις, οι διαφορές στη διαπερατότητα μεταξύ των φθοριοπλαστικών έχουν μικρή επίδραση στην απόδοση των κατασκευασμένων σωληνώσεων και εξοπλισμού.Η απόδοση ελέγχεται κυρίως από το σχεδιασμό, την κατασκευή και τον ποιοτικό έλεγχο.Ως εκ τούτου, το πρωταρχικό μέλημα είναι συνήθως η απορρόφηση, καθώς αυτή είναι η πιο ενδεικτική ιδιότητα της λειτουργικότητας των ρητινών φθοράνθρακα σε ένα δεδομένο χημικό περιβάλλον.
Σε απεριόριστες επενδύσεις, είναι σημαντικό ο χώρος μεταξύ της επένδυσης και του μέλους στήριξης να εξαερίζεται στην ατμόσφαιρα, όχι μόνο για να επιτραπεί η διαφυγή μικρής ποσότητας διαπερατών ατμών αλλά για να αποτραπεί η διαστολή του παγιδευμένου αέρα από την κατάρρευση της επένδυσης.Επίσης, αυτοί οι αεραγωγοί χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο ποιότητας του επενδεδυμένου σωλήνα και ως συσκευή ασφαλείας για την ένδειξη διαρροής σε περίπτωση βλάβης της επένδυσης.Η κατάρρευση της επένδυσης συχνά αποδίδεται στη διείσδυση, ενώ στην πραγματικότητα η κύρια αιτία είναι η εμφάνιση κενού στο ρεύμα διεργασίας.Οι κατασκευαστές επενδεδυμένων σωλήνων δημοσιεύουν την αντίσταση στο κενό σε ονομαστική θερμοκρασία των διαφορετικών μεγεθών και πάχους επένδυσης, αλλά μερικές φορές είναι απαραίτητο να αποφευχθεί η υπερβολική υποπίεση με τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού και τις διαδικασίες λειτουργίας.
Ώρα δημοσίευσης: Φεβ-14-2019